电源线滤波器的插入增益现象

电源线滤波器的插入增益现象 囡?薯EMCClassroom?EMC教室? 杨继深主讲 电源线滤波器的基本电路 随着开关电源的普遍应用,电源线滤波器已经成为设备 中必不可少的器件之一.开关电源虽然具有体积小,调压范 围宽,效率高等优点,但是它在工作时产生的干扰十分严重. 这种干扰以辐射和传导的形式向外发射.电源线滤波器的作 用是解决传导发射,但是由于电源线上的传导发射会导致导 线的辐射发射,因此,电源线滤波器对减小设备的辐射发射 电源线滤波器的原理图如图4.1所示 也十分重要. 图4.1电源线滤波器的原理图 图中各个器件的作用如图中所标. 差模滤波电容:跨接在火线和零线之间,对差模电流起 旁路作用.电容值为0.1,1微法. 共模滤波电容:跨接在火线或零线与机壳地之间,对共 模电流起旁路作用,电容值不能过大,否则会超过安全 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 中对漏电电流(3.5mA)的限制要求,一般在10000pF以下. 医疗设备中对漏电流的要求更严,在医疗设备中,这个电容 甚至不用. 的容量更小, 共模扼流圈:在普通的滤波器中,往往仅安装一个共模 扼流圈,利用共模扼流圈的漏电感产生适量的差模电感,起 到对差模电流的抑制作用.有时,人为地增加共模扼流圈的 漏电感,提高差模电感量.共模扼流圈的电感量范围为1H , 数十mH,取决于要滤除的干扰频率,频率越低,需要的电 感量越大. 在一般的滤波器中,共模扼流圈的作用主要是滤除低频 共模干扰,高频时,由于寄生电容的存在,对干扰的抑制作用 已经较小,主要依靠共模滤波电容.医疗设备由于受到漏电 流的限制,有时不使用共模滤波电容,这时,要提高扼流圈的 高频特性(采用前面介绍的一些 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ). 基本电路对干扰的滤波效果很有限,仅用在要求最低的 场合.要提高滤波器的效果,可在基本电路的基础上增加一 些器件,下面列举一些常用电路: 强化差模滤波方法一:与共模扼流圈串联两只差模扼流 圈.增大差模电感; 强化差模滤波方法二:在共模滤波电容的右边增加两只 差模扼流圈,同时在差模电感的右边增加一只差模滤波电 容; 强化共模滤波:在共模滤波电容右边增加一只共模扼流 圈,对共模干扰构成T形滤波; 强化共模和差模滤波:在共模扼流圈右边增加一只共模 扼流圈,再加一只差模电容. 注意:一般情况下不使用增加共模滤波电容的方法增强 共模滤波效果,防止接地不良时出现滤波效果更差的问题: 电源线滤波器的插入增益现象 电源线滤波器是由电感和电容组成的,因此有可能发生 谐振.当滤波器发生谐振时,会将干扰放大,这就是滤波器的 插入增益.滤波器的插入增益在通常测量条件下(50~/50f1) 暴露不出来,但是在源和负载阻抗相差很大的条件下(100fl /0.1n或0.1n/100f1),可以暴露出来.由于实际使用环境 不可能是50~/50fl阻抗条件,因此在实际使用中发生插人 增益的可能性很大.滤波器的插人增益频率在滤波器的截止 频率附近,见图4.2. 插入损耗 dB O 3uu/)uu 旧? /// ', , / , ,,,,', 图4.2滤波器的插入增益 电路的Q值越高,插人增益越大.因此,当插入增益影响 滤波器的正常工作时,可以通过降低滤波器的Q值解决插入 增益的问题. 单级滤波器的Q值如图4.3所示.对于多级滤波器,这 — _[——]—V^————一一,L.......'.........'...—Jj】 Rc n^ c工 工} 图4.3滤波器的Q值 2002年第4期 ?EMC教室?EMCClassroom 个公式可以给出近似值.当多级滤波器中的串联电感和并联 电容的值不同时,用电路中的电感和电容最大值计算. Q=R./Rte 式中:R.=(L/C) Rte=Re+Rc+R.2/R 谐振点角频率:60.=(LC) 降低电路的Q值可以用下列方法: ?用额外的电阻增加Re或Rc,增加Re的方法对滤波器 性能没有影响,但是在大电流,低电压的场合,电阻上的压降 可能会成为问题; ?在电感上并联一个电阻; ?在原来的电容上并联一个更大的电容,然后在这个更 大的电容上串联一个电阻. 当电源或负载与机壳隔离时,共模滤波器往往具有很高 的Q值,导致无衰减的正弦波.这时,解决方法是将谐振点移 到电路不敏感的频率或传导发射限制值较大的频率. 电源线滤波器的正确使用 电源线滤波器虽然从电路结构上看是一个简单的两端 口网络,在电路图 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示上就是将滤波器串联进需要滤波的电 滤波器的性能与其安装方式有很大 路.但是在实际应用中, 的关系.这是滤波器不同于其它电子器件的一个重点所在.也 正是由于许多人没有认识到这一点,才会发生许多本来很简单 的电磁兼容问题.在使用电源线滤波器时,要注意下列问题. ?滤波器安装在线路板上时:按照滤波器的电路,直接 在线路板上安装滤波器可以节省空间和成本,这是十分诱人 的.但是,将滤波器安装在线路板上时,要注意空间的电磁干 扰会直接耦合到滤波器电路中,降低滤波器的效果.见图 4.4.解决这个问题的方法是对滤波电路进行局部屏蔽. 机箱内干扰 图4.4电磁干扰直接进入滤波器,降低了滤波效果 ?滤波器与电源端口之间的连线不能过长:当连线过长 时,会出现图4.5所示的问题.对于抗外界干扰的场合:外面 沿电源线传进设备的干扰还没有经过滤波,就已经通过空间 耦合的方式干扰到线路板了,造成敏感度的问题.对于防止 干扰发射(包括传导发射和辐射发射)的场合:线路板上产生 的干扰可以直接耦合到滤波器的外侧,传导到机箱外面,造 成超标的电磁发射(包括传导和辐射). 兰!=蔓苎垦 2002年第4期 图4.5滤波器与接口之间的线过长 ?滤波器的输入/输出线不能靠得过近:当靠得过近时, 输入线和输出线之间有较大的分布电容,形成耦合通路,使 电磁干扰能量实际将滤波器旁路掉,特别是在高频段,滤波 效果变差.在布置设备内部连线时,为了美观,将滤波器的输 入,输出端扎在一起,就造成了这种错误. ?电源线尽量远离信号电缆:当电源线距离信号线较近 时,信号电缆上的干扰会耦合到已经经过滤波的电源线上, 造成传导发射超标. ?滤波器的接地线尽量短:在电源线滤波器的基本电路 中,共模滤波电容一端接在被滤波导线上(火线和零线),另 一 端接到地上.对于滤波器而言,这个地就是滤波器的外 壳.从电路原理上讲,滤波器的外壳要接到共模干扰源的公 共端上,通常这个公共端就是屏蔽机箱或一块大金属板上. 当滤波器通过较长的导线连到机箱上时,由于导线在高频时 具有较大的阻抗,会严重降低滤波器的高频滤波效能.正确 的接地方式是将滤波器的金属外壳大面积地贴在金属机箱 的导电表面上. 滤波器的理想安装方式如图4.6所示. 图4.6电源线滤波器的正确安装方法 这种安装中,滤波器的输入和输出分别在机箱金属面板 的两侧,直接安装在金属面板上,使接触阻抗最小,并且利用 机箱的金属面板将滤波器的输入端和输出端隔离开,防止高 频时的耦合.滤波器与机箱面板之间最好安装电磁密封衬垫 (在有些应用中,电磁密封衬垫是必须的,否则接触缝隙会产 生泄漏).使用这种安装方式时,滤波器的滤波效果主要取决 于滤波器本身的性能,当滤波器本身的性能较差(主要指高 频性能),不值得用这种安装方式(因为并不能提高滤波器的 滤波效果).